(57)【要約】【課題】竹炭は高い吸着性能があり水浄化に優れた資材であるが、製法がまちまちで品質安定性に欠けること、多孔質であるためこれが災いして初期段階で水中浮遊すること、また竹炭片は炭粉が付着しておりこれが分散して水を黒く汚すこと、さらに白炭に比べ脆く、炭同士が接触衝突した際粉化して同様水を汚す問題があるなど、これらの課題が工業材料としての市場性を損ねている。【解決手段】竹炭片を活性力のある硬質のセラミックで被覆し、竹炭の質量を上げることにより課題を解決した。セラミックはベントナイト主成分に活性力のあるゼオライト粉、竹炭粉を１種または２種混合したものを竹炭片に被覆し、この後炭酸ガス雰囲気下で高温焼結する。このため竹炭は賦活され吸着力のより高いものになった。また竹炭は炭酸ガス賦活の熱処理工程を経ることで、品質は高度に安定化したものに仕上がる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベントナイト粉に竹炭粉ないしはゼオライト粉 の１種または２種混合した混合粉を浄水ないし２，３価鉄塩水溶液をバインダーとして投入し撹拌により均一分散した泥状液中に竹炭片を入れ、泥状液を竹炭に付着形成した後、取り出し乾燥し、炭酸ガス雰囲気炉で８５０〜９５０℃にて２〜３時間焼結してなるセラミック被覆竹炭
【請求項２】
ベントナイト粉に対して添加する竹炭粉，ゼオライト粉がそれぞれ単独混合する場合において混合量は５〜５０％重量を超えないことを特徴とするセラミック被覆竹炭
【請求項３】
ベントナイト粉に対して竹炭粉，ゼオライト粉とをそれぞれ添加する場合において両物質の合計量が５０％重量を超えないことを特徴とするセラミック被覆竹炭
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
竹炭片にセラミックを被覆することにより、竹炭の持つ吸着特性を更に高めると同時に、活性力の高いセラミックを被覆することにより、例えば水の浄化能力の高い性質を持つ複合材に換わること、および竹炭片単独では、気孔率が高い関係で水中投入した場合、長い期間浮遊すること、また竹炭片に付着した竹炭粉が水中分散し水を黒く汚すなどあり取り扱いに配慮する必要があった。本発明は以上の技術課題を詳細検討し完成したもので、新しい浄化資材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
良い竹炭は吸着力が高く浄化能もあり、次第に市場性も高まりつつある。
しかし、浄化資材として工業材料として、広く使用されるにはいくつかの課題がある。低温炭化したものが多く吸着力、高度が劣る。このため高温炭化して硬質の竹炭で特性の安定化を図ること、竹炭片に付着した粉を取り除き水を黒く汚すことを防ぐこと、水中に入れた際、気孔率が高いことにより長期浮遊は避けられないこと、さらに使用中に炭同士が接触、摩擦して粉化し２次的な汚れを引き起こすことなど挙げられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、浄化資材として工業的に使用できる竹炭にするため創案したもので、竹炭片の表面にセラミック被覆することにより課題の克服に成功した。
ベントナイト粉を主成分に、ゼオライト粉、竹炭粉の１種または２種混合分散した混合粉に、浄水、または２，３価鉄塩水溶液をバインダーとして泥状液を作り、これに竹炭片を入れ分散、撹拌することにより、泥状被覆する。被覆された竹炭片は乾燥後、炭酸ガス雰囲気炉で８５０〜９５０℃で２〜３時間焼結される。以上の製法により、できたセラミック被覆竹炭は、硬質のセラミックで被覆されたもので、竹炭片単体の持つ欠点を排除できると同時に、デオライト、竹炭粉の添加により、活性化されたセラミックに替わることが分かった。さらに、２，３価鉄塩水溶液をバインダーに使うとセラミックがより活性化することが分かった。
【０００４】
竹炭は使用用途により、カッティング炭、粉砕され粗粒、小粒、細粉炭などに区分される。これら各種の商品の中で水の浄化用など水に関係して使用される、例えば家庭用浄水器、炊飯用炭などはブラッシング水洗の処理を充分行い、使用時に可能な限り粉の出ないよう処理しているのが実態である。しかしながら、炭同士の接触摩耗が起因して粉、細粒の発生につながるケースがありユーザーからのクレームもある。また、前記したとおり、炭自身気孔率が高く、水中に長期浮遊することがあり、水濡れ接触面積が減ることが浄化効力を損なう原因にもなる。本発明は、竹炭に付着する炭粉による水の黒水化、使用時炭の接触摩耗をなくすこと、および短時間で炭が沈み浄化効率を上ることなどの課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
竹炭を沈める手段として、竹炭と石とをネットに入れることにより簡単に沈めることが出来るが、課題の全ては解決できない。本発明は、竹炭の質量を高める手段としてセラミックを被覆することにより解決の方法を見出したものである。また単に質量を高めるだけではなく、活性力のあるセラミックを被覆することにより従来にない新たな複合材料に仕上げたところにある。
【０００６】
ベントナイト粉を主成分としてこれに活性力のあるゼオライト粉、および竹炭粉の１種或いは２種とを混合した混合粉に、浄水、或いは２，３価鉄塩水溶液をバインダーに使い泥状液を作り、これに竹炭片を入れると、竹炭片に付着する竹炭粉が泥状液と馴染み吸収され簡単に一体化することが判明した。
また、竹炭片と泥状液との馴染みも良く均一に被覆できることが分かった。被覆後乾燥して、炭酸ガス雰囲気中で焼結することにより、竹炭が固いセラミック層で被覆された構成からなる複合物であることを確認し、竹炭自身に比べ質量増加したこと、さらに活性力の高いセラミック層であることを確認し解決の手段を見出したのてある。
【０００７】
ベントナイト粉にゼオライト粉、竹炭粉を１種、または２種混合するが、ゼオライトは分子篩として窒素系加工物の吸着効果に優れていること、竹炭細粉は竹炭片に比べ細粒であり吸着効果をより高めるのに有効である。なお、配合量はいづれも多くすれば効果は高まるが５０％重量を超えるとセラミック層の被覆強度が減少し脆くなり、また密着強度も劣る。また使用バインダーは浄水で充分活性力の高いものが得られるが、２，３価鉄塩水溶液を使うことにより主成分のベントナイトの活性力がより高まり、嫌気性菌の発生が抑制できるなど効果がある。
【０００８】
さらに焼結する際に炭酸ガスを使うと竹炭片が賦活され竹炭の吸着面積が、一般の竹炭に比べ３〜４倍に向上することも確認した。焼結雰囲気ガスに窒素ガスを使うことも考えられるが、竹炭、セラミックともに窒素吸着の可能性があり、水浄化の際窒素化合物の吸着能力低下が想定され、炭酸ガスとした。
【０００９】
焼結温度は８５０〜９５０℃としたのは８５０℃以下ではセラミックの強度不足による品質安定性が劣ること、９５０℃より高くするとセラミック成分の一部が溶け出し、吸着力が減少することから、温度範囲を限定した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、竹炭片の水浄化の際の種々の課題を解決するため詳細検討の結果、使用上の課題の解決はもとより、竹炭をセラミック被覆することにより、活性力の高い硬質のセラミック被覆層が形成できた。このことにより、単一の竹炭からなる従来のものに比べ一段と浄化能力の高い資材に仕上がった。水浄化において、塩化物、窒素化合物の吸着、分解の可能性および嫌気性菌を抑止などに効果が期待でき、家庭用の浄水器、はもとより浄水施設の高度処理用の資材への適用を考えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
竹炭片をベトナイト主成分からなる泥状液に入れ混合して被覆する工程、これを取り出し乾燥した後、炭酸ガス雰囲気炉で焼結する工程からなり、設備的に複雑ではない。また炭酸ガスでの賦活は活性炭製造工程類似しており、大量生産化により安価で且つ、質の良い浄化資材として提供できる。浄水施設において砂濾過後の水を本資材を充填した処理槽を通過させることにより、浄水の高度処理が期待できる。この際活性炭に比べ竹炭片の粒の調整が容易にでき、取り扱いに利便性がある。なお本発明は、竹炭に限定したものであるが、木炭およびほかの炭化材料にも適用可能である。
【実施例】
【００１２】
ベントナイト粉５ｋｇにゼオライト粉１ｋｇ入れ混合後浄水１０リットル入れ撹拌して泥状液を作った。これに竹炭片２０ｋｇ入れ回転式傾斜型混練機で撹拌し泥液が被覆された竹炭片を作り、取り出し熱風乾燥後、炭酸ガス雰囲気電気炉で８７０℃において２時間焼結し、セラミック被覆竹炭を製造した。できた製品は竹炭片の表面が硬質のセラミックで被覆されており、水に投入すると発泡した。このことは単一の竹炭片では認められない現象で、賦活により吸着面積が増加したといえる。またペットボトル１リットルに水道水を約０．８リットル入れ、この中に製品を８ｇ入れ軽く蓋をし２４時間冷暗所に放置した。
製品を入れた直後発泡して浮遊するが、発砲が止まると２〜３時間で沈むことが分かった。２４時間経過後の水は透明で竹炭粉による濁りもなく、またカルキ臭も無かった。
【００１３】
ベントナト粉５ｋｇに竹炭粉１ｋｇ入れ混合後、市販のパイウォーター源水を８００倍に希釈したものを２，３価鉄塩水溶液として１５リットル入れ撹拌して泥状液を作った。これに竹炭片２０ｋｇ入れ混練機で撹拌し、この被覆竹炭片を取り出し乾燥後、炭酸ガス雰囲気電気炉で９３０℃において２時間焼結し、セラミック被覆竹炭を製造した。この製品をペットボトル１リットルに製品１０ｇ入れ、樋から採取した雨水を約０．８リットル入れ軽く振り発砲を促したところ０．５〜１時間で簡単に沈降した。この際、竹炭粉による濁りもなかった。この雨水を２４時間経過後水の検査をしたところｐＨ値は５．２から７．５に、カリウムは０．３ｍｇ／リットルから１４．５ｍｇ／リットルに変化した。また大腸菌検査では、初期値が検出であるのに対し、検出なしであった。
【００１４】
ベントナイト粉５ｋｇに竹炭粉１ｋｇとゼオライト粉１．５ｋｇ入れ混合後、浄水１０リットル入れ竹炭粉とゼオライト粉配合泥状液を作った。これに小指大の竹炭粒を２０ｋｇ入れ混練機で撹拌し、この被覆竹炭粒を取り出し乾燥後、炭酸ガス雰囲気電気炉で９００℃において２時間焼結し、セラミック被覆竹炭粒を製造した。この製品を１リットルビーカーに１５ｇ入れ水道水を約０．５リットル入れ、３時間撹拌した。撹拌により製品同士がぶつかり合ったが、竹炭粉発生に起因する水の汚れは無く透明状態を維持できた。また、撹拌により発砲は促され約１０分程度で製品は沈降した。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
竹炭は市場に出て２０年弱経過しているが、未だに、工業材料としての位置付けは低い。この理由は品質の安定性、生産規模小、などが主原因と考える。
【００１６】
本発明は、これらの課題を念頭に竹炭の持つ吸着性能を生かすこと、工業材料として使い勝手を考慮し詳細検討した結果、従来にない優れた特性のあるセラミック被覆竹炭を開発できた。
【００１７】
本発明に使用する原料は、竹と粘土鉱物のベトナイトとであり、竹に関しては現状の荒廃竹林を見る限り無尽蔵であり、また粘土鉱物も同様である。さらに、本発明品は製造の最終段階で高温で熱処理焼結することから品質も安定したものであり、大量生産化により活性炭を凌ぐものとして期待できる。従って、浄水施設の高度処理用、雨水浄化施設用、養殖養魚施設など広く利用の可能性は高い。また本発明のセラミック被覆竹炭はガス吸着力があり、例えば燃焼排ガス中の窒素化合物、硫黄化合物の吸着も可能で煙道に、この資材を使ったトラップを設置し排ガス浄化でき、環境汚染防止用にも使用できる。